Robot-assisted and computer-guided intramedullary nailing for tibial fractures: design and clinical application

Abstract

目的 以胫骨骨折闭合复位、带锁髓内钉手术为研究对象,开发医用机器人及计算机辅助导航手术系统,总结该系统的临床应用经验,优化系统的结构设计,评价系统的临床 应用效果.方法应用机器人双目视觉空间定位技术,进行医用机器人的模块化、小型化、实 用化结构设计,开发医用机器人及计算机辅助导航手术系统;对胫骨骨折进行机器人辅助复位、计算机辅助导航定位髓内钉置入;临床应用于 30例闭合胫、腓骨骨折(胫骨中 1/3骨折 8例、胫骨中下 1/3骨折 17例、胫骨远 1/3骨折 5例 ;其中斜螺旋骨折 16例,蝶形骨折 5例,粉碎、多段骨折 9例).受伤至手术的平均时间为 36 h.记录总手术时间、系统连接建立时间、骨折闭合复位所需 X线透视时间 (C型臂透视次数 )、每个远端锁定螺钉置入所需要的透视时间( C型臂透视次数).髓内钉型号大小 8/310～ 11/330.结果 30例手术均按照机器人及计算机导 航系统的预定程序,规划完成,但关键的操作(髓内钉入点置入、远端锁钉锁孔)是在机械臂精确定位的辅助下,由术者亲自完成.总手术时间平均为 77 min(46～ 110 min);系统连接建立时间 5 min(3～ 7 min);骨折闭合复位所需 X线透视时间 10.1 s(7.0～ 18.0 s), C型臂透视次数 12次( 9～ 21次);每个远端锁定螺钉置入所需的透视时间 2.9 s(2.2～ 6.9 s) , C型臂透视次数 7次( 5～ 16次),并且所有远端锁孔均一次锁定成功.结论医用机器人及计算机辅助导航手术系统设计合理,系统的基本功能可满足胫骨带锁髓内钉手术中骨折闭合复位、 锁钉准确置入、患肢牢靠固定的要求;系统结构安装简便、易于掌握,人机接口方便、安全 ,对于未来在创伤骨科发展智能化、微创化、数字化手术具有重要意义。